A titokzatos sötét anyag semmilyen hatótávolságú távcsövön keresztül nem látható. Csak a hétköznapi anyagra gyakorolt gravitációs hatásként nyilvánul meg. Úgy tűnik, ezt a szomorú igazságot felül kell vizsgálni. A tudósok örömére.
A távoli galaxishalmazban valami elnyeli és újra kibocsátja egy bizonyos energia röntgensugarait. És ez a valami nem lehet közönséges anyag. Ezt a következtetést vonta le egy tanulmány, amelyet Joseph P. Conlon vezetésével az Oxfordi Egyetem kutatócsoportja tett közzé. A mű elérhető az arXiv.org preprint oldalon.
A kutatási sajtóközlemény szerint ez a detektívtörténet 2014-ben kezdődött. Ezután egy tudományos csapat Ezra Bulbul (Esra Bulbul) vezetésével a cambridge-i Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központból furcsa jelenséget fedezett fel. A Perseus-klaszter néven ismert galaxishalmazból származó röntgensugárzás 3,5 keV energiájú spektrális emissziós vonalat mutatott. Az eredményt az XMM-Newton és a Chandra távcsövek műszereivel érték el. Ugyanezt a vonalat találták további 73 galaxishalmaz sugárzásában, amelyet az XMM-Newton távcső rögzített.
Alig egy héttel ennek az eredménynek a közzététele után egy másik csoport, Alexey Boyarsky vezetésével a hollandiai Leideni Egyetemről beszámolt arról, hogy ugyanazon a vonalon figyelhető meg az M31 galaxis emissziója és a Perseus klaszter külterülete ugyanazon az XMM-Newton eszközön.
Egyetlen ismert asztrofizikai folyamat sem vezet ilyen vonal kialakulásához. Ezért a csillagászok felvetették, hogy titokzatos sötét anyag sugárzásával foglalkoznak.
Sok csillagász megpróbálta megismételni ezeket a megfigyeléseket, de a rejtélyes vonalat megtalálták, és akkor nem. Ez arra késztette a szkeptikusokat, hogy a tudósok hibát tapasztaltak a műszer működésében vagy az adatfeldolgozásban.
2016-ban a kifejezetten röntgenspektrum-vonalak megfigyelésére tervezett új japán Hitomi távcső nem tudta kimutatni a 3,5 keV-os vonalat a Perseus-klaszter sugárzásából. Úgy tűnt, hogy a kérdés végleg lezárult. De ez csak egy újabb cselszövés volt.
Conlon csapata észrevette, hogy Hitomi képei sokkal kevésbé élesek, mint Chandra képei. Ezért a Perseus-klaszter képe két forrásból származó jeleket vegyített: a klaszter közepén egy hatalmas galaxis körül elhelyezkedő forró gáz sugárzása, és maga a galaxis közepén levő szupermasszív fekete lyuk közelében sugárzó fény.
Promóciós videó:
A Chandra tisztább képei lehetővé teszik e források hozzájárulásának felismerését. Ezt kihasználva a szerzők külön elemezni tudták a fekete lyuk hozzájárulását és a forró gáz sugárzását.
Kezükben a "Chandra" 2009-es korai megfigyelései csodálatos dolgot fedeztek fel: 3,5 keV spektrális vonalat figyeltek meg, de a gáz által kibocsátott "röntgensugarakban" ez sugárzási vonal volt, a fekete lyuk sugárzásában pedig egy vonal abszorpció! Mint kiderült, a Hitomi távcső két forrásból vegyítette a hozzájárulást, ennek eredményeként a vonalak kompenzálták egymást, ezért nem figyelték meg őket. A kutatók a megfelelő számítások elvégzésével igazolták ezt.
De hogyan van az, hogy a fekete lyuk "közvetlen szemébe" nézve a csillagászok 3,5 kv-os energiával észlelik a kvanták abszorpcióját, és egy elég messze lévő gázt megfigyelve e kvantumok formájában sugárzást kapnak?
Ezt a jelenséget régóta ismerik az optikai távcsövekkel dolgozó szakemberek. Képzeljen el egy csillagot, amelyet egy gázfelhő árnyékol el tőlünk. A gáz elnyeli egy bizonyos mennyiségű kvantumot, és azonnal újból kisugározza őket. De ez a sugárzás minden irányban előfordul: vissza a csillaghoz, merőleges a "csillag-megfigyelő" vonalra (a látóvonalra, ahogy a szakértők mondják), és így tovább. Ezért közvetlenül a csillagra tekintve abszorpciós vonalat találunk, mivel a csillag által ezzel az energiával kibocsátott kvantumok egy része nem fog eljutni hozzánk.
Most büszkén elfordulunk a csillagtól, és tekintetünket a felhőnek arra a részére fordítjuk, amely "annak az oldalán" van. Ezek a gázatomok elnyelik a csillag sugárzását is, és újból kibocsátják azt. De ezúttal nem látjuk magának a csillagnak a fényét, az nagy látószögben terjed a látóvonal felé. De látjuk az elnyelt fénynek azt a részét, amelyet a gáz irányunkba bocsát ki (elvégre minden irányban egyenletesen bocsát ki fényt). Ezért, amikor a gáz ezen "mellék" régióit nézzük, sugárzási vonalat fogunk látni!
Úgy tűnik, minden csodálatos. És egy szupermasszív fekete lyuk környéke valóban 3,5 keV energiájú kvantumokat bocsát ki, valamint sok más energiát is. De az imént leírt kép reprodukálásához azt kell feltételeznünk, hogy a galaxis körüli forró gáz felhőjében van valami, amely elnyeli ennek az energiának a kvantumait, majd újra sugározza őket. És mint fentebb említettük, a közönséges anyag egyszerűen nem képes erre!
Szóval, ez még sötét anyag? Conlon és kollégái úgy gondolják. Még saját modellt is kidolgoztak erről a titokzatos anyagról, amely megismétli ezt a viselkedést. A szerzők azonban még nem teszik le a hiba variánsát. A későbbi tanulmányoknak végül tisztázniuk kell a kérdést.